CN111884396A - 风力发电系统 - Google Patents

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钟云龙
许移庆
刘军伟
李华阳
王嗣翔
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Abstract

本申请提供一种风力发电系统，包括M个功率转换电路和电机，M为不小于2的正整数。电机包括至少一个定子段，每个定子段包括多个定子线圈单元，多个定子线圈单元分为i组，i为正整数；每一组定子线圈单元形成M套多相绕组，分别对应连接到M个功率转换电路，其中，定子段上每一组的定子线圈单元中相邻的定子线圈单元连接到不同的功率转换电路。通过调整定子线圈单元的分布，使在线圈绕组或功率转换电路出现故障时，切除部分发生故障的线圈绕组或功率转换电路，能够保持输出的交流电相间平衡，以避免引起电机的振动以及电网的次同步振荡。

Description

风力发电系统
技术领域
本申请涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种风力发电系统。
背景技术
随着风力发电技术的发展，风力发电机逐渐发展为现在的双PWM(Pulse widthmodulation，脉冲宽度调制)背靠背系统的并联运行控制方式。该种方式系统运行稳定，电路可靠性高，在风力发电机中得到了有效的应用。
通常情况下，一个电机连接一套功率转换电路与之匹配。随着电机的功率的提升，需要与之匹配连接的功率转换电路容量也越大。功率转换电路包括变流器，而大容量的变流器一方面体积质量大，成本高，对于整个机组的设计制造有很高的要求；另一方面大容量的变流器内部的电气元件多，变流器的电气元件的故障率较高，增加了整个机组的故障率，一旦出现故障就会导致整个机组停机。
因此，对于大容量的机组，通常采用一个电机与多个功率转换电路匹配连接，但在实际应用过程中，电机包括多套线圈绕组，分别和多个变流器连接，在线圈绕组或变流器出现故障时，切除部分发生故障的线圈绕组或变流器时，输出的交流电会出现相间不平衡的现象，而交流电相间不平衡会引起电机振动以及电网的次同步振荡。
发明内容
本申请提供一种旨在改善交流电相间不平衡的风力发电系统。
本申请实施例提供一种风力发电系统，其中包括：
M个功率转换电路，M为不小于2的正整数；
电机，包括至少一个定子段，每个所述定子段包括多个定子线圈单元，所述多个定子线圈单元分为i组，i为正整数；每一组所述定子线圈单元形成M套多相绕组，分别对应连接到M个所述功率转换电路，其中，所述定子段上每一组的所述定子线圈单元中相邻的所述定子线圈单元连接到不同的所述功率转换电路。
可选的，每个所述定子段上，第1组至第i组所述定子线圈单元依次排布。
可选的，相邻的两组所述定子线圈单元之间彼此相邻的两个定子线圈单元分别连接到不同的所述功率转换电路。
可选的，所述M套多相绕组中每套所述多相绕组包括k相所述定子线圈单元；
对于所述M套多相绕组中的每套所述多相绕组从第1相至第k相依次排布；且对于所述M套多相绕组中同相的所述定子线圈单元从第1套至第M套依次排布。
可选的，所述定子线圈单元至少包括两个同相定子线圈。
可选的，所述M套多相绕组中的不同套的所述多相绕组之间相互绝缘。
可选的，所述M套多相绕组中每套所述多相绕组的所述定子线圈单元通过至少一个中性点星形连接。
可选的，所述定子段的数量为多个，不同所述定子段上连接至相同的所述功率转换电路的所述M套多相绕组的所述中性点电连接。
可选的，所述定子段的数量为多个，不同所述定子段上连接至相同的所述功率转换电路的所述M套多相绕组的所述中性点不连接。
可选的，所述风力发电系统还包括至少一个断路器，电连接所述功率转换电路，用于通断所述功率转换电路与所述定子线圈单元。
根据本申请实施例提供的风力发电系统，包括电机和M个功率转换电路，电机包括至少一个定子段，每个定子段包括多个定子线圈单元，多个定子线圈单元分为i组，i为正整数；每一组定子线圈单元形成M套多相绕组，分别对应连接到M个功率转换电路，其中，定子段上每一组的定子线圈单元中相邻的定子线圈单元连接到不同的功率转换电路，通过调整定子线圈单元的分布，使在线圈绕组或功率转换电路出现故障时，切除部分发生故障的线圈绕组或功率转换电路，能够保持输出的交流电相间平衡，以避免引起电机的振动以及电网的次同步振荡。
附图说明
图1所示为本申请的风力发电系统的结构示意图；
图2所示为图1所示的风力发电系统的电路示意图；
图3所示为本申请提供的风力发电系统的一个实施例的电路示意图；
图4a所示为相关技术中多相绕组输出的交流电的电压波形；
图4b所示为相关技术中多相绕组输出的交流电的频谱图；
图5a所示为本申请的定子线圈单元或者功率转换电路在出现故障且被切除后，剩余正常工作的定子线圈单元输出的电压波形；
图5b所示为本申请的定子线圈单元或者功率转换电路在出现故障且被切除后，剩余正常工作的定子线圈单元输出的频谱图；
图6所示为本申请提供的风力发电系统的又一个实施例的电路示意图；
图7所示为本申请提供的风力发电系统的再一个实施例的电路示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置的例子。
在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。除非另作定义，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请说明书以及权利要求书中使用的“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“多个”包括两个，相当于至少两个。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而且可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
在实际应用过程中，一个电机与多个功率转换电路匹配方式包括，一种是电机内所有的线圈形成一套多相绕组，多个功率转换电路并联后与该套多相绕组连接，这种方式存在的问题是，电机内部的部分线圈出现故障时，无法单独将发生故障的线圈和多相绕组切除；另一种是电机内所有的线圈形成多套多相绕组，每套多相绕组与一套功率转换电路相连，这种方式存在问题是，如果一套或多套多相绕组或者功率转换电路出现故障时，故障部分的多相绕组和功率转换电路断电切除后，剩余其它套绕组工作时输出的交流电会出现相间不平衡现象。
图1所示为本申请的风力发电系统100的结构示意图。如图1所示，风力发电系统100包括从支承表面101延伸的塔架102、安装在塔架102上的机舱103，组装至机舱103的轮毂104和叶片1041，以及设置于机舱103内或者机舱103与轮毂104之间的电机(未图示)。
在一些实施例中，机舱103内还设置控制装置(未图示)，控制装置(未图示)可通信地连接至风力发电系统100的电气部件，以便控制此类部件的运行。在一些实施例中，控制装置(未图示)也可设置于风力发电系统100的任何其他部件内，或在风力发电系统100外的位置。在一些实施例中，控制装置(未图示)可以包括计算机或其他处理单元。在一些其他实施例中，控制装置(未图示)可以包括合适的计算机可读指令，计算机可读指令在执行时对控制装置(未图示)进行配置，以便执行各种不同功能，例如，接收、传输和/或执行风力发电系统100的控制信号。在一些实施例中，控制装置(未图示)可以配置用于控制风力发电系统100的各种运行模式(例如，起动或停机序列)和/或控制风力发电系统100的各种部件。
图2所示为图1所示的风力发电系统100的电路示意图。如图2所示，风力发电系统100包括电机105和与电机105连接的M个功率转换电路106，M为不小于2的正整数。电机105可以包括异步电机或同步电机。在一些实施例中，功率转换电路106可接收电机105输出的电能，并进行转换输出。功率转换电路106可将交流电转换为直流电，再转换为工频的交流电输出。在本实施例中，电机105包括多个线圈绕组(下文图3所示)，M个功率转换电路106与多个线圈绕组对应电连接，M个功率转换电路106用于接收多个线圈绕组输出的电能，并进行转换输出。
在一些实施例中，风力发电系统100包括控制装置107，控制装置107和功率转换电路106连接，用于控制功率转换电路106对电机105输出的电能进行转换。
在一些实施例中，风力发电系统100包括与功率转换电路106连接的变压器108，变压器108电连接电网109。功率转换电路106输出的转换后的电能可由变压器108升压后输送到电网109。
在图2所示的实施例中，功率转换电路106包括机侧变流器110和网侧变流器111以及连接于机侧变流器110与网侧变流器111之间的直流母线112。机侧变流器110连接电机105，网侧变流器111连接变压器108，且机侧变流器110连接网侧变流器111。在一些实施例中，机侧变流器110包括整流器，网侧变流器111包括逆变器。电机105输出的电能为交流电，机侧变流器110用于将电机105输出的交流电转换为直流电，网侧变流器111用于将直流电转换为转换输出电能，并将转换输出电能输出给变压器108。此处，网侧变流器111转换输出的电能是与电机105输出的电能的频率不同。电机105输出低频交流电，网侧变流器111输出符合电网要求的工频交流电信号。
控制装置107可包括机侧控制装置113和网侧控制装置114，机侧控制装置113连接机侧变流器110，用于控制机侧变流器110将电机105输出的电信号转换为直流电信号。网侧控制装置114连接网侧变流器111，用于控制网侧变流器111将直流电信号转换为转换输出电信号。此处，机侧控制装置113可控制转换得到的直流电信号的电压和/或功率，网侧控制装置114可控制转换得到的转换输出电信号的电压和/或功率。
机侧控制装置113和网侧控制装置114可以包括任何合适的可编程电路或者装置，例如数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、现场可编程门阵列(FieldProgrammable Gate Array，FPGA)、可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，PLC)以及专用集成电路(APPlication SPecific Integrated Circuit，ASIC)等。机侧控制装置113和网侧控制装置114可通过软硬件结合的形式实现控制。
图2中仅为了图示说明的目的，示出了与一套功率转换电路106电连接的机侧控制器113和网侧控制器114，其他套功率转换电路106也电连接有机侧控制器和网侧控制器，类似于机侧控制器113和网侧控制器114。各个控制器可独立实施控制，也可通过通信协同工作。
图3所示为本申请提供的风力发电系统100的一个实施例的电路示意图。结合图2和图3所示，风力发电系统100包括：M个功率转换电路106和电机105(图2所示)，其中，M为不小于2的正整数；电机105包括至少一个定子段115，每个定子段115包括多个定子线圈单元116，多个定子线圈单元116分为i组，i为正整数；每一组定子线圈单元116形成M套多相绕组(未图示)，分别对应连接到M个功率转换电路106，其中，定子段115上每一组的定子线圈单元116中相邻的定子线圈单元116连接到不同的功率转换电路106。在一些实施例中，风力发电系统100的电机105包括旋转的转子(未图示)和固定的定子(未图示)，定子包括至少一个定子段115，每个定子段115包括定子铁芯和绕在定子铁芯上的线圈组成定子线圈单元116。大容量的电极105通过分段制造，并和多个功率转换电路106连接，可以降低制造成本和运输成本。在一些实施例中，定子可以包括一个定子段115。在其他一些实施例中，定子可以包括多个定子段115，例如包括两个或两个以上。
在图3所示的实施例中，M为3，风力发电系统100包括3个功率转换电路106，3个功率转换电路106包括第一功率转换电路106a、第二功率转换电路106b和第三功率转换电路106c。电机105包括多个定子段115，其中在图3中示出两个定子段115，示中的两个定子段115包括第一定子段115a和第二定子段115b。其中，第一定子段115a中包括9个定子线圈单元116(116a-116i)，第二定子段115b中包括9个定子线圈单元116(116j-116r)。
在一些实施例中，多个定子线圈单元116分为i组，在图3所示的实施例中，i为1。在一些实施例中，不同定子段115上形成的多相绕组套数相等。在一些实施例中，功率转换电路106的个数和每个定子段115上的多相绕组的套数相等。在一些实施例中，在第一定子段115a中可以将9个定子线圈单元116(116a-116i)分为1组，以分别形成3套多相绕组，分别对应连接第一功率转换电路106a、第二功率转换电路106b和第三功率转换电路106c。在另一些实施例中，在第二定子段115b中可以将9个定子线圈单元116(116j-116r)分为1组，以分别形成3套多相绕组，分别对应连接第一功率转换电路106a、第二功率转换电路106b和第三功率转换电路106c。可以看到，对于每一组里的9个定子线圈单元116，任意相邻的两个定子线圈单元116都连接到不同的功率转换电路106。
在一些实施例中，风力发电系统100还包括至少一个断路器(未图示)，电连接功率转换电路106，用于通断功率转换电路106与定子线圈单元116。在一些实施例中，断路器可以设置多个，分别电连接第一功率转换电路106a、第二功率转换电路106b和第三功率转换电路106c，在定子线圈单元116或功率转换电路106出现故障时，可以通过断路器动作，切除发生故障的定子线圈单元116或功率转换电路106，剩余部分正常工作，且保持输出的交流电相间平衡，以避免引起电机振动以及电网的次同步振荡。
在一些实施例中，M套多相绕组的不同套的多相绕组之间相互绝缘。在图3所示的实施例中，3套多相绕组的不同套的多相绕组之间相互绝缘。在一些实施例中，在第一定子段115a中定子线圈单元116a、116d、116g形成第1套多相绕组，与第一功率转换电路106a连接。在一些实施例中，在第一定子段115a中定子线圈单元116b、116e、116h形成第2套多相绕组，与第二功率转换电路106b连接。在一些实施例中，在第一定子段115a中定子线圈单元116c、116f、116i形成第3套多相绕组，与第三功率转换电路106c连接。这里的多相绕组可以是三相绕组。在一些实施例中，第1套多相绕组、第2套多相绕组和第3套多相绕组之间相互绝缘。
在一些实施例中，在第二定子段115b中定子线圈单元116j、116m、116p形成第4套多相绕组，与第一功率转换电路106a连接。在第二定子段115b中定子线圈单元116k、116n、116q形成第5套多相绕组，与第二功率转换电路106b连接。在第二定子段115b中定子线圈单元116l、116o、116r形成第6套多相绕组，与第三功率转换电路106c连接。这里的多相绕组可以是三相绕组。在一些实施例中，第4套多相绕组、第5套多相绕组和第6套多相绕组之间相互绝缘。
进一步地，在部分多相绕组或功率转换电路106出现故障时，能够隔离故障，防止其他部分的线路受到影响而产生故障。
在一些实施例中，M套多相绕组中每套多相绕组的定子线圈单元116通过至少一个中性点117星形连接。在电机105的多相绕组的定子线圈单元116星形连接时，中性点117是定子线圈单元116的首端(或尾端)连接在一起的共同连接点。在图3所示的实施例中，3套多相绕组中每套多相绕组的定子线圈单元116通过一个中性点星形连接。在一些实施例中，在第一定子段115a中，第1套多相绕组通过第一中性点117a星形连接。在一些实施例中，第2套多相绕组通过第二中性点117b星形连接。在一些实施例中，第3套多相绕组通过第三中性点117c星形连接。
在一些实施例中，在第二定子段115b中，第4套多相绕组通过第四中性点117d星形连接。在一些实施例中，第5套多相绕组通过第五中性点117e星形连接。在一些实施例中，第6套多相绕组通过第六中性点117f星形连接。
在其他一些实施例中，M套多相绕组中每套多相绕组的定子线圈单元116可以通过多个中性点117星形连接。
在一些实施例中，不同定子段115上连接至相同的功率转换电路106的M套多相绕组的中性点电连接。在一些实施例中，不同定子段115上连接至相同的功率转换电路106a的2套多相绕组的中性点可以电连接。例如，在第一定子段115a和第二定子段115b中，第1套多相绕组和第4套多相绕组连接至第一功率转换电路106a，第1套多相绕组连接形成的第一中性点117a和第4套多相绕组形成的第四中性点117d电连接。
在一些实施例中，不同定子段115上连接至相同的功率转换电路106b的2套多相绕组的中性点可以电连接。例如，在第一定子段115a和第二定子段115b中，第2套多相绕组和第5套多相绕组连接至第二功率转换电路106b，第2套多相绕组连接形成的第二中性点117b和第5套多相绕组形成的第五中性点117e电连接。
在一些实施例中，不同定子段115上连接至相同的功率转换电路106c的2套多相绕组的中性点可以电连接。例如，在第一定子段115a和第二定子段115b中，第3套多相绕组和第6套多相绕组连接至第三功率转换电路106c，第3套多相绕组连接形成的第三中性点117c和第6套多相绕组形成的第六中性点117f电连接。
在其他一些实施例中，不同定子段115上连接至相同的功率转换电路106的M套多相绕组的中性点不连接。在图3所示的实施例中，不同定子段115上连接至相同的功率转换电路106a的2套多相绕组的中性点可以不连接。例如，在第一定子段115a和第二定子段115b中，第1套多相绕组连接形成的第一中性点117a和第4套多相绕组形成的第四中性点117d不连接。在一些实施例中，不同定子段115上连接至相同的功率转换电路106b的2套多相绕组的中性点不连接。例如，在第一定子段115a中和第二定子段115b中，第2套多相绕组连接形成的第二中性点117b和第5套多相绕组形成的第五中性点117e不连接。在一些实施例中，不同定子段115上连接至相同的功率转换电路106c的2套多相绕组的中性点不连接。例如，在第一定子段115a和第二定子段115b中，第3套多相绕组连接形成的第三中性点117c和第6套多相绕组形成的第六中性点117f不连接。
在一些实施例中，M套多相绕组中每套多相绕组包括k相定子线圈单元116；对于M套多相绕组中的每套多相绕组从第1相至第k相依次排布；且对于M套多相绕组中同相的定子线圈单元116从第1套至第M套依次排布。在图3所示的实施例中，3套多相绕组中每套多相绕组包括3相定子线圈单元116。在一些实施例中，对于3套多相绕组中的每套多相绕组从第1相至第3相依次排布；且对于3套多相绕组中同相的定子线圈单元116从第1套至第3套依次排布。
在一些实施例中，在第一定子段115a中，第1套多相绕组包括定子线圈单元116a、116d和116g，第2套多相绕组包括定子线圈单元116b、116e和116h，第3套多相绕组包括定子线圈单元116c、116f、116i。在一些实施例中，功率转换电路106包括三相电压输入端。其中，第一功率转换电路106a包括三相电压输入端u1、v1和w1。第二功率转换电路106b包括三相电压输入端u2、v2和w2。第三功率转换电路106c包括三相电压输入端u3、v3和w3。
在一些实施例中，在排布多个定子线圈单元116时，可以从横向的相数和纵向的套数同步递增，使多套多相绕组均衡的排布。在一些实施例中，对于第一定子段115a中，第1套多相绕组的第一相定子线圈单元116a连接至第一功率转换电路106a的第一相电压输入端u1，相邻的第2套多相绕组的第一相定子线圈单元116b连接至第二功率转换电路106b的第一相电压输入端u2，相邻的第3套多相绕组的第一相定子线圈单元116c连接至第三功率转换电路106c的第一相电压输入端u3。
在一些实施例中，第1套多相绕组的第二相定子线圈单元116d连接至第一功率转换电路106a的第二相电压输入端v1，相邻的第2套多相绕组的第二相定子线圈单元116e连接至第二功率转换电路106b的第二相电压输入端v2，相邻的第3套多相绕组的第二相定子线圈单元116f连接至第三功率转换电路106c的第二相电压输入端v3。
在一些实施例中，第1套多相绕组的第三相定子线圈单元116g连接至第一功率转换电路106a的第三相电压输入端w1，相邻的第2套多相绕组的第三相定子线圈单元116h连接至第二功率转换电路106b的第三相电压输入端w2，相邻的第3套多相绕组的第三相定子线圈单元116i连接至第三功率转换电路106c的第三相电压输入端w3。
在一些实施例中，上述定子线圈单元116可以是同相的多个定子线圈，其连接关系相同，其中同相多个定子线圈的可以串联或并联。在一些实施例中，上述定子线圈单元116可以是同相的两个或两个以上定子线圈。在排布时可以将同相的两个定子线圈可以看作整体，可以通过同一个中性点连接，其排布规律可以参考上文第一定子段115a中的定子线圈单元116(116a-116i)的排布规律，在此不再赘述。
需要说明的是，第二定子段115b中的定子线圈单元116(116j-116r)与上述第一定子段115a中的定子线圈单元116(116a-116i)的排布规律相似，在此不再赘述。
若第一功率转换电路106a出现故障时，可以通过与其连接的断路器将第一功率转换电路106a断开，在此过程中，在第一定子段115a中与第一功率转换电路106a连接的第1套多相绕组的第一相定子线圈单元116a、第二相定子线圈单元116d和第三相定子线圈单元116g断开，同理，在第二定子段115b中与第一功率转换电路106a连接的第3套多相绕组的第一相定子线圈单元116j、第二相定子线圈单元116m和第三相定子线圈单元116p也断开，此时，在第一定子段115a和第二定子段115b中，连接至第二功率转换电路116b和第三功率转换电路116的定子线圈单元116继续正常工作不受干扰，且平均分布于电机105的定子铁芯的周向，可以保持输出的交流电相间平衡，以避免引起电机105振动以及电网的次同步振荡。
在一些实施例中，在第一定子段115a中，若连接至第一功率转换电路106a的其中一套多相绕组中的其中一个定子线圈单元116出现故障，此时，连接至第一功率转换电路106a的其余套多相绕组的定子线圈单元116可以保证正常工作，在不影响整机运行的情况下，可以均衡各定子线圈单元116的相间电压平衡，避免引起电机105振动以及电网的次同步振荡。
在相关技术中，电机内所有的线圈形成多套多相绕组，每套多相绕组与一套功率转换电路相连，如果一套或多套多相绕组或者功率转换电路出现故障时，故障部分的多相绕组和功率转换电路断电切除后，剩余其它套绕组工作时输出的交流电会出现相间不平衡现象。图4a所示为相关技术中多相绕组输出的交流电的电压波形。在图4a中横坐标用于表示电机105的转子位置的电角度，单位为度数，纵坐标用于表示输出的交流电的相电压，单位为V。图4b所示为相关技术中多相绕组输出的交流电的频谱图。在图4b中横坐标用于表示相电压u1、v1和w1的1、3、5谐波阶次，纵坐标用于表示各阶次谐波的幅值，单位为V。从图4a和图4b中可以看出，将故障的多相绕组和功率转换电路断电切除后，正常工作的多相绕组的相电压u1、v1和w1的波形出现不一致现象，且对应的谐波含量不相同，不能保持相间平衡，从而会增加容错运行时的发电机振动以及电网的次同步振荡。
图5a所示为本申请的定子线圈单元或者功率转换电路在出现故障且被切除后，剩余正常工作的定子线圈单元输出的电压波形。在图5a中横坐标用于表示电机105的转子位置的电角度，单位为度数，纵坐标用于表示输出的交流电的相电压，单位为V。图5b所示为本申请的定子线圈单元或者功率转换电路在出现故障且被切除后，剩余正常工作的定子线圈单元输出的频谱图。在图5b中横坐标用于表示相电压u1、v1和w1的1、3、5谐波阶次，纵坐标用于表示各阶次谐波的幅值，单位为V。图5a与图4a以及图5b与4b相比，在切除第2套多相绕组或第3套多相绕组后，剩下的第1套多相绕组的定子线圈单元116的相电压u1、v1和w1的波形基本一致，且对应的谐波含量相同，能够保持相间平衡，除基波外的其它谐波含量也更少，这些有利于减小容错运行时的发电机振动以及电网的次同步振荡。
图6所示为本申请提供的风力发电系统200的又一个实施例的电路示意图。图6所示的实施例与图3所示的实施例相似。在图6所示的实施例中，电机105包括多个定子段215，其中在图6中示出一个定子段215，示中的一个定子段215中包括18个定子线圈单元216。在一些实施例中，多个定子线圈单元216分为i组，i为2。
在图6所示的实施例中，将18个定子线圈单元216分为2组。其中，第一组中的定子线圈单元216包括9个定子线圈单元216(216a-216i)，第二组中的定子线圈单元216包括9个定子线圈单元216(216j-216r)。在一些实施例中，第一组的定子线圈单元216包括的9个定子线圈单元216(216a-216i)可以形成3套多相绕组，分别对应连接第一功率转换电路206a、第二功率转换电路206b和第三功率转换电路206c。在一些实施例中，第二组中的定子线圈单元216包括的9个定子线圈单元216(216j-216r)可以3套多相绕组，分别对应连接第一功率转换电路206a、第二功率转换电路206b和第三功率转换电路206c。对于每一组里的9个定子线圈单元216，任意相邻的两个定子线圈单元216都连接到不同的功率转换电路206。
进一步地，在定子线圈单元216或功率转换电路206出现故障时，切除部分发生故障的定子线圈单元216或功率转换电路206，保持输出的交流电相间平衡，以避免引起电机振动以及电网的次同步振荡。
需要说明的是，每一组中的定子线圈单元216可以参考上文图3所示的每一组的定子线圈单元116的排布规律，在此不再赘述。
图7所示为本申请提供的风力发电系统300的再一个实施例的电路示意图。如图7所示，与图3所示的实施例相似。在图7所示的实施例中，电机105包括多个定子段315，其中在图7中示出一个定子段315，示中的一个定子段315中包括9个定子线圈单元316，其中定子线圈单元316至少包括两个同相定子线圈。在图7所示的实施例中，定子线圈单元316包括两个同相定子线圈。在其他一些实施例中，定子线圈单元316可以包括两个以上的同相定子线圈。在一些实施例中，两个同相定子线圈可以并联连接。在其他一些实施例中，两个同相定子线圈串联连接。
在图7所示的实施例中，定子线圈单元316A包括两个同相定子线圈316a和316b，类似的，定子线圈单元316B包括两个同相定子线圈316c和316d，定子线圈单元316C包括两个同相定子线圈316e和316f，以此类推，定子线圈单元316D包括两个同相定子线圈316g和316h，定子线圈单元316E包括两个同相定子线圈316i和316j，定子线圈单元316F包括两个同相定子线圈316k和316l，定子线圈单元316G包括两个同相定子线圈316m和316n，定子线圈单元316H包括两个同相定子线圈316o和316p，定子线圈单元316I包括两个同相定子线圈316q和316r。在一些实施例中，同相的两个定子线圈的连接关系相同。可以理解为，在排布时可以将同相的两个定子线圈可以看作整体。在一些实施例中，同相的两个定子线圈可以通过多个中性点电连接。
需要说明的是，定子线圈单元316A、316B、316C、316D、316E、316F、316G、316H和316I的排布可以参考上文中图3所示的定子线圈单元116(216a-216i)，在此不再赘述。
在一些实施例中，每套多相绕组的定子线圈单元316通过至少一个中性点317星形连接。在图7所示的实施例中，一套多相绕组中包括6个定子线圈通过两个中性点连接。
在一些实施例中，定子线圈单元316A中的定子线圈316a、定子线圈单元316D中的定子线圈316g和定子线圈单元316G中的定子线圈316m组成第1套多相绕组，可以通过中性点317a星形连接。在一些实施例中，定子线圈单元316A中的定子线圈316b、定子线圈单元316D中的定子线圈316h和定子线圈单元316G中的定子线圈316n组成第2套多相绕组，可以通过中性点317b星形连接。其中，连接至中性点317a的第1套多相绕组和连接至中性点317b的多相绕组的第2套多相绕组均连接第一功率转换电路306a。
在一些实施例中，定子线圈单元316B中的定子线圈316c、定子线圈单元316E中的定子线圈316i和定子线圈单元316H中的定子线圈316o组成第3套多相绕组，可以通过中性点317c星形连接。在一些实施例中，定子线圈单元316B中的定子线圈316d、定子线圈单元316E中的定子线圈316j和定子线圈单元316H中的定子线圈316p组成第4套多相绕组，可以通过中性点317d星形连接。其中，连接至中性点317c的第3套多相绕组和连接至中性点317d的多相绕组的第4套多相绕组均连接第二功率转换电路306b。
在一些实施例中，定子线圈单元316C中的定子线圈316e、定子线圈单元316F中的定子线圈316k和定子线圈单元316I中的定子线圈316q组成第5套多相绕组，可以通过中性点317e星形连接。在一些实施例中，定子线圈单元316C中的定子线圈316f、定子线圈单元316F中的定子线圈316l和定子线圈单元316I中的定子线圈316r组成第6套多相绕组，可以通过中性点317f星形连接。其中，连接至中性点317e的第5套多相绕组和连接至中性点317f的多相绕组的第6套多相绕组均连接第三功率转换电路306c。
若与第一功率转换电路306a连接的第1套多相绕组的定子线圈单元316A中的定子线圈316a、定子线圈单元316D中的定子线圈316g和定子线圈单元316G中的定子线圈316m中的任何一个定子线圈出现故障且被切除，此时，第一功率转换电路306a正常运行，其与第一功率转换电路306a连接的第2套多相绕组的定子线圈单元316A中的定子线圈316b、定子线圈单元316D中的定子线圈316h和定子线圈单元316G中的定子线圈316n也保持正常工作，并且连接至第二功率转换电路316b的定子线圈单元316B、定子线圈单元316E和定子线圈单元316H和连接至第三功率转换电路316c的定子线圈单元316C、定子线圈单元316F和定子线圈单元316I也继续正常工作而不受干扰，且平均分布于电机105的定子铁芯的周向。在连接至第一功率转换电路306a中的其中一套多相绕组(第1套多相绕组)出现故障且被切除后，连接至第一功率转换电路306a中的其余一套多相绕组(第2套多相绕组)和连接至第二功率转换电路316b、第三功率转换电路316c的多相绕组也可以正常工作，即使在切除和第一功率转换电路306a连接的第1套多相绕组后，其余的定子线圈单元116均衡地分布于定子铁芯的周向，使整个电机也可以保持输出的交流电相间平衡，以避免引起电机105振动以及电网的次同步振荡。
若第一功率转换电路306a出现故障时，与第一功率转换电路306a连接的定子线圈单元316A、定子线圈单元316D和定子线圈单元316G断开，此时，连接至第二功率转换电路316b的定子线圈单元316B、定子线圈单元316E和定子线圈单元316H和连接至第三功率转换电路316c的定子线圈单元316C、定子线圈单元316F和定子线圈单元316I也继续正常工作而不受干扰，且平均分布于电机105的定子铁芯的周向。在连接至第一功率转换电路306a中的全部多相绕组(第1套多相绕组和第2套多相绕组)出现故障且被切除后，连接至第二功率转换电路316b、第三功率转换电路316c的多相绕组也可以正常工作，即使和第一功率转换电路306a连接的多相绕组被切除后，其余的定子线圈单元116均衡地分布于定子铁芯的周向，使整个电机也可以保持输出的交流电相间平衡，以避免引起电机105振动以及电网的次同步振荡。
与相关技术相比，本申请实施例通过调整定子线圈单元的分布，使定子线圈单元的分布更加均衡，在线圈绕组或功率转换电路出现故障时，切除部分发生故障的线圈绕组或功率转换电路，能够保持输出的交流电相间平衡，以避免引起电机的振动以及电网的次同步振荡。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种风力发电系统，其特征在于，包括：
M个功率转换电路，M为不小于2的正整数；
电机，包括至少一个定子段，每个所述定子段包括多个定子线圈单元，所述多个定子线圈单元分为i组，i为正整数；每一组所述定子线圈单元形成M套多相绕组，分别对应连接到M个所述功率转换电路，其中，所述定子段上每一组的所述定子线圈单元中相邻的所述定子线圈单元连接到不同的所述功率转换电路。
2.根据权利要求1所述的风力发电系统，其特征在于，每个所述定子段上，第1组至第i组所述定子线圈单元依次排布。
3.根据权利要求2所述的风力发电系统，其特征在于，相邻的两组所述定子线圈单元之间彼此相邻的两个定子线圈单元分别连接到不同的所述功率转换电路。
4.根据权利要求1所述的风力发电系统，其特征在于，所述M套多相绕组中每套所述多相绕组包括k相所述定子线圈单元；
对于所述M套多相绕组中的每套所述多相绕组从第1相至第k相依次排布；且对于所述M套多相绕组中同相的所述定子线圈单元从第1套至第M套依次排布。
5.根据权利要求1所述的风力发电系统，其特征在于，所述定子线圈单元至少包括两个同相定子线圈。
6.根据权利要求1所述的风力发电系统，其特征在于，所述M套多相绕组中的不同套的所述多相绕组之间相互绝缘。
7.根据权利要求1所述的风力发电系统，其特征在于，所述M套多相绕组中每套所述多相绕组的所述定子线圈单元通过至少一个中性点星形连接。
8.根据权利要求7所述的风力发电系统，其特征在于，所述定子段的数量为多个，不同所述定子段上连接至相同的所述功率转换电路的所述M套多相绕组的所述中性点电连接。
9.根据权利要求7所述的风力发电系统，其特征在于，所述定子段的数量为多个，不同所述定子段上连接至相同的所述功率转换电路的所述M套多相绕组的所述中性点不连接。
10.根据权利要求1所述的风力发电系统，其特征在于，所述风力发电系统还包括至少一个断路器，电连接所述功率转换电路，用于通断所述功率转换电路与所述定子线圈单元。
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